角質形成細胞在色素增加性疾病中的作用研究進展

色素增加性疾病是一類臨床上常見的礙容性皮膚病。色素可以分成兩大類：一類是內在色素，如黑色素、膽色素等；另一類是外在色素，如食物中的胡蘿卜素、藥物和重金屬。其中尤以黑素細胞合成的黑素過多或分布不均而導致的各類色斑最為常見，并且隨著人們生活水甲的提高越來越受到廣泛的關注。

當前各類美白化合物主要通過抑制黑素細胞合成黑素發揮作用，而表皮黑素單位為一多細胞結構功能單位。它由1個黑素細胞和大約36個相鄰的角質形成細胞組成，它們共同完成黑素體的合成、轉輸和降解。黑素生成的過程已基本明確，對黑素細胞產生黑素的調控也已進行了深入的研究。然而在此過程中角質形成細胞(KC)與黑素細胞(MC)的相互作用以及黑素小體進入角質形成細胞的實際轉運情況并沒有完全清楚。本文將著重從角質形成細胞的角度闡述其在黑素形成過程中對黑素細胞的作用，以及在黑素轉運過程中其表面的蛋白酶活化受體(PAR一2)參與黑素由黑素細胞進入角質形成細胞的過程。

1 角質形成細胞的旁分泌作用

近年來研究發現，KC可通過分泌多種細胞因子及與Mc的接觸而對MC的生物學性狀產生顯著的影響。檢測角質形成細胞分泌的作用與黑素細胞的因子主要有三個步驟：①將待測因子加入共培養物中檢測其對黑素細胞的作用活性；②將待測因子的抗體加入共培養物中檢測其是否能拮抗該因子對黑素細胞的作用；③應用ELISA和RIA方法檢測培-養的角質形成細胞周圍該待測因子的濃度。此類細胞生長因子包括：a－促黑素細胞生長激素(a MSH)、堿性成纖維細胞生長因子(bFGF)、干細胞因了(SCF)、內皮素(ET－1，ET-2，ET-3)、前列腺素F，(PGF₂)、神經生長因子(NGF)及肝細胞生長因子-(HGF)等。

1.1促黑素細胞激素(促黑素、a－MSH)：來源于其前體激素阿黑皮素原(POMC)。KC是合成a-MSH的主要來源細胞。a-MSH通過和MC表面黑皮素受體-(MCR)結合等途徑，不僅可以促進MC的黑素合成，同時對維持和調節MC的樹突形成、增殖功能起著重要的調節作用。a-MSH和黑皮素受體-1(MClR)結合后通過激活腺苷酸環化酶提高細胞內環磷酸腺苷水平及酪氨酸酶的合成及表達，促使黑素合成。另外Park等認為a—MSH和MClR結合后同時-通過激活蛋白脂酶C途徑，介導黑素合成的信號傳導過程。a-MSH促進MC樹突形成的機制尚不清楚，可能受MClR介導的胞內多種信號途徑的調控。體外培養的MC往往體積變小，樹突數目減少，呈二極或三極形態。在含a—MSH的培養條件下，形成樹突的數目增加，形態亦更接近于體內狀態。天然促分裂劑ET-1可加強a-MSH的這一作用。

1.2內皮素(ET-1)：ET－1是從內皮細胞中分離出來的一種2l肽血管收縮肽，人類黑素細胞具有高親和性的ET-1受體，ET-1具有促進人類黑素細胞增殖和提高酪氨酸酶活性的功能。Joseph等發現角質形成細胞能合成和分泌ET一1。紫外線照射能促進培養的角質形成細胞分泌ET-1。因此可以推測ET-1可能是體內調節黑素細胞增殖及黑素合成的一個細胞因子。Hara等發現ET-1可促進培養黑素細胞樹突數量增加，延長樹突長度，呈劑量依賴性。ET—I還可通過Caspase-8的凋亡非依賴活性下調黑素細胞E－鈣粘蛋白的表達。

1.3神經肽：神經肽是具有促進神經系統中神經存活、生長的蛋白，其原形是神經細胞生長因子(NGF)，另外還有堿性成纖維細胞生長因子(bFGF)。近年來發現經紫外線照射后MC的NGF受體mRNA及蛋白的表達均明顯增加，紫外線照射也可上調KC表達NGF。通過上調抗凋亡基因Bcl-2，NGF能夠防止紫外線引起的MC死亡。bFGF是從人黑素細胞瘤和胎牛垂體中提取的一種黑素細胞分裂劑，能代替TPA促進純培養的黑素細胞的附壁、生長及分裂增殖。bFGF是最早確定的MC生長因子之一，角質形成細胞能夠合成和分泌bFGF，經uV照射后其表面bFCF表達明顯上調。bFGF可能與ET-1在紫外線照射后共同促進Mc的增殖及色素的增加。bFGF的促黑素細胞分裂作用需要cAMP的參與。

1.4 IFN—v：IFN-v在黑素細胞分化中有重要作用。正常的未激活的黑素細胞不表達MHC II型抗原，IFN-v能誘導黑素細胞表達MHC II型抗原。MHC II型抗原通常表達在發育異常的痣細胞和黑素瘤細胞上，被認為是惡變發生過程中的標志。IFN-v能明顯地改變正常人類黑素細胞的形態，誘導黑素細胞漿擴展變平，形似培養中的黑素瘤細胞。IFN-v也誘導黑素細胞表達GD3。這些作用可能與體內痣和黑素瘤的發生、發展有重要關系。

1.5一氧化氮(N0)：通過KC和MC共同培養發現，uV照射導致KC產生的NO具有促黑素生成的作用，同時這種作用可被NO清除劑阻斷。研究發現NO引起的黑素生成的增加與MC內酪氨酸酶和酪氨酸酶相關蛋白-1的數量增加有關。

2 細胞—細胞連接

角質形成細胞具有強烈、獨特的促進黑素細胞生長的作用，黑素細胞的生長并非自主性，需要與KC緊密連接來調節以保持生理性的黑素細胞和角質形成細胞比例。角質形成細胞具有表皮中黑素細胞適當的生理定位及分化所需的全部信息。角質形成細胞通過直接的細胞間連接控制黑素細胞的生長、形態、樹突形成和抗原表達。角質形成細胞能通過收縮和牽拉使新的樹突從黑素細胞被動地拉出，力學的作用對于黑素細胞樹突形成很重要。

粘附分子包括鈣粘蛋白和外源凝集素。黑素細胞和角質形成細胞間的連接包括神經元間(神經突觸)，免疫細胞間(免疫突觸)以及吞噬細胞與其靶細胞間(吞噬突觸)的一系列特殊的連接，這些連接因此可以統稱為色素突觸。這些突觸的建立包括細胞表面連接受體的聚集，從而引起肌動蛋白細胞骨架結構的改變，最終形成成熟穩定的連接結構。鈣粘蛋白在黑素細胞和角質形成細胞間連接的建立中起了非常重要的作用。鈣粘蛋白足一個糖蛋白家族，作為細胞連接中的跨膜物質對Ca²⁺依賴的細胞間粘連起促進作用。E-鈣粘蛋白和P-鈣粘蛋白都表達存人黑素細胞表面，介導了黑素細胞與角質形成細胞的粘連。其中E-鈣粘蛋白的作用更主要。Darier’s病的患者皮膚出現點狀白斑使人們開始關注E-鈣粘蛋白在色素轉運中的作用，這一作用日前還需要進一步的研究。根據目前的數據提示，對于色素突觸的推論研究將集中于位于粘附和分泌最前端的黑素細胞的樹突部分。

對吞噬突觸的研究發現，色素突觸中有凝集素參與作用。凝集素是種細胞表面粘附受體，可以結合胞膜邊緣的糖原殘基。流式細胞儀和電鏡觀測發現，存角質形成細胞一黑素細胞l共培養物中加入凝集素及擬糖蛋白，可以抑制黑素的轉運。這種抑制是可逆的，向共培養物中加入煙酰胺可使黑素轉運加強。那些結合半乳糖殘基的凝集素比結合甘露糖殘基的凝集素更具活性。Cerdan等對這些分子在黑素細胞分泌的黑素小體結合角質形成細胞過程中的作用進行了研究。這一結合過程可以被擬糖蛋白抑制，提示角質形成細胞表面a-L-巖藻糖特異的凝集素和黑素小體表面6-磷-B-D-半乳糖特異的凝集素分別發揮作用。總之，凝集素和膜糖蛋白在黑素細胞和角質形成細胞的相瓦識別中起到了重要作用，它們可以促進黑素轉運。1988年，Halaban首次進行了MC和KC在MCDB-153、DMEM和TIP二三種培養基中的共培養，發現MC與KC能在MCDB-153培養基中存活超過14天，MC的樹突延伸至相鄰的KC：而MC單培養于MCDB-153時不能貼壁，7天后失去活性。Valyi-Nagy等將MC和KC培養于三利，不同的情況下：①MC和KC用微孔多聚碳酸酯膜隔開；②單層細胞直接接觸；③三維表皮重建。結果在第一種情況下，MC的樹突保持雙級和三級，在KC培養基中不能增殖；當MC和未分化的KC建立細胞間連接后，MC和KC以相似的速度分裂增殖，并發展為多級的樹突狀；在允許KC多層牛長情況下共培養時，MC主要位于基底層末分化的KC問，有樹突、并能輸送黑素體給周圍的KC，偶見小的MC集落散布在由已分化的KC組成的中層和上層，未見此類MC有樹突生長和黑素體的輸送。

另外，當黑素細胞和未分化的角質形成細胞直接連接時，黑素細胞表面黑素瘤相關抗原的表達降低到和正常皮膚相似的水平。據此，Valyl—Nagv等提出了未分化的角質形成細胞通過直接的細胞一細胞間連接控制黑素細胞的生長、形態和抗原表達的假說。這些結果提示皮膚痣細胞和黑素瘤細胞的表型特征即增殖和腫瘤相關抗原的表達可能是由于它們失去了與未分化的角質形成細胞的聯系所致。

3 角質形成細胞和黑素小體轉運

早期的光學和電子顯微鏡研究提示，在黑素小體的轉運過程中可能的轉運機制至少包括：黑素小體釋放進入細胞間隙繼而被角質形成細胞內吞、直接注入、角質形成細胞與黑素細胞胞膜的融合及吞噬作用。

PAR—2與黑素小體轉運：PAR—2是7個跨膜G蛋白連接的受體，在調節黑素小體轉運中具有重要的作用。角質形成細胞表達PAR-2，但黑素細胞不表達。Seiberg M等發現含黑素細胞的表皮類似物變黑是對PAR-2激活的反應，類似于其對UVB照射的反應。胰蛋白酶抑制劑，如大豆胰蛋白酶抑制劑(STI)可抑制PAR-2的裂解，能完全抑制UVB照射導致表皮合成物的色素沉著。黑素細胞與角質形成細胞一起單層培養，但不相互接觸，對培養物PAR-2的調節沒有作用。當兩層和三層的角質形成細胞與黑素細胞在PAR-2特異性激活肽SLIGRL或STI的作用下共同培養時，才出現增加或減少色素沉著。這說明角質形成細胞與黑素細胞接觸對PAR-2介導的色素沉著的作用是必需的。

角質形成細胞與黑素或分離的黑素小體孵育時，PAR—2的激活可增加角質形成細胞對黑素小體的攝取。通過STI抑制PAR-2的激活可導致相反的作用，表明PAR—2可能通過表皮角質形成細胞影響黑素小體的攝取。PAR－2還具有介導吞噬的作用。Sharlow E等通過用熒光標記的生物素化的大腸桿菌K—12顆粒和熒光微粒證實PAR－2在角質形成細胞吞噬中的調節作用。在細胞骨架蛋白水平保持不變時，PAR-2的激活可增加肌動蛋白從核心區附近到質膜的聚合，而STI作用相反。電子顯微鏡的研究表明，與末處理的對照組相比，SLIGRL處理的角質形成細胞，其偽足明顯變長變細，數量增加，而用STI處理的細胞，細胞突觸長度變短，數量減少。在培養條件下，角質形成細胞間的偽足連接明顯受到PAR—2的影響，這表明PAR-2影響角質形成細胞的表面變化，激活角質形成細胞的吞噬。

4 展望

色素增加性疾病是直接關系到人們生活質量的皮膚美容性疾病，隨著人們生活水平的提高，受到越來越廣泛的關注。臨床目前主要用各類藥物和激光進行對癥治療，療效不確定。對黑素細胞和角質形成細胞相互作用及黑素體生成、轉移、分布中的細胞和分子機制的更深入理解將對皮膚色素性疾病的實驗研究和臨床治療產生深遠影響。角質形成細胞產生的可溶性因子影響黑素細胞的增殖及樹突和黑素形成，將來的研究可能集中在角質形成細胞與黑素細胞相互作用的關鍵分子的識別、使角質形成細胞具有吞噬作用的“粘附”分子及其調控和PAR-2在角質形成細胞內的表達和信號的調控。

編 輯 李陽利